湑水河焦岩水库工程调整初步方案新华水利水电投资有限公司陕西新华水利水电投资有限公司黄河规划勘测设计有限公司中国水电三局设计院二〇一一年七月焦岩水库工程位于汉江一级支流湑水河中下游，距域固县县城21km，是一座以防洪、发电、灌溉、城镇供水为主的大（2）型水利水电工程，是湑水河干流梯级开发的最末一级工程2000 年陕西省水利电力勘测设计研究院完成了焦岩水利工程项目建议书，2004 年 3 月汉中市发展计划委员会与汉中市水利局联合向陕西省发展计划委员会报送焦岩水利工程项目建议书，同年 4 月陕西省发展计划委员会批复要求按发电为主的原则论证水库的规模和电站装机规模和项目投资分摊方案等尔后，由于工程投资巨大，经济效益差而未能开发本次根据陕西省发展计划委员会陕计农经（2004）279 号《关于汉中市城固焦岩水库枢纽工程项目建议书的批复》的原则，建议农业灌溉以适当对现有灌区进行补水和提高灌溉保证率为任务，重点研究增加电站装机容量，提高工程发电效益的经济合理性按以发电为主的要求，进一步论证水库规模和电站装机规模的精神，对焦岩水利枢纽工程原项目建议书方案进行调整一、原项目建议书方案（简称原方案）原方案坝址位置位于升仙村水文站上游 3.5km 处，坝址以上流域面积 2143 km2 （直接移用） ，工程成果如表 1:原方案工程概算以 2000 年初物价指标为概算单价基准年，工程总投资为 83648.36 万元，分项概算见表 2：二、方案调整（一） 、本次调整将原坝址位置上移动 4km，坝址以上控制流域面积为 2020 km2 ，电站由河床式改为引水式，引水隧洞长度3.5km。
其主要目的是减少移民投资，增加工程效益表 1 工 程 特 性 表项目名称 单位 成果坝址控制流域面积 Km2 2143多年平均径流 亿 m3 10.83多年平均流量 m3/s 34.3正常蓄水位 m 580死水位 m 557.5最大发电水头 m 66加权发电水头 m 62.5坝型 重力坝最大坝高 m 95.5坝顶高 m 585总库容（校核洪水以下库容） 亿 m3 1.77调节库容 亿 m3 0.95灌溉引水流量 m3/s 13.7设计灌区面积 万亩 33城镇供水量 万 m3 5111河床电站装机容量 万 kW 2.52保证出力 万 kW 0.4824河床电站多年平均发电量万 kW·h 8661年利用小时数 h 3437表 2 焦岩电站总概算表单位：万元编号 序号 工程或费用名称 概算造价合计1 I 水工建筑物 2 一 建筑工程 43950.68 3 二 机电设备及安装工程 3858.15 4 三 金属结构设备及安装工程 2232.52 5 四 临时工程 6047.41 6 五 其他费用 9580.53 7 基本费用 65669.29 8 预备费 6566.93 9 基本预备费 6566.93 10 价差预备费 11 建设期还贷利息 2788.05 12 静态总投资 72236.22 13 总投资 75024.27 14 II 水库淹没补偿费 7186.7521 预备费 1437.3522 基本预备费 1437.3523 价差预备费 27 静态总投资 8624.10 28 总投资 8624.10 29 III 工程总投资合计 30 静态总投资 80860.32 31 总投资 83648.37 （二） 、调整后的坝址采用三种方案比较：方案一考虑梯级电站首尾衔接（上游双溪电站尾水位 578.0m） ，正常蓄水位定为 578.0 m；方案二不考虑与上游电站的衔接，正常蓄水位定为 590.0 m，方案三正常蓄水位定 604.0m。
三、水文（一） 、流域基本情况湑水河系汉江左岸较大支流，位于北纬 33°11′～33°57′ ， 东经107°02′～107°47′发源于秦岭南麓陕西省周至境内的光头山，先后流经周至、太白、洋县和城固四县，于城固县城东南约 7km 的汉王城附近注入汉江，河流全长 167.4km，流域总面积 2299km2流域地形北高南低，上游分水岭太白山在海拔 3000m 以上，最高峰太白梁达 3524m，流域为土石山区，岩石裸露，土层较薄，植被良好，上游分水岭为太白山自然保护区平时水流清澈，洪水时挟带水量泥沙二） 、水文气象简介根据城固县气象站观测资料统计，多年平均气温 14.1℃，极端最高气温 37.6℃，极端最低气温-9.3℃ ；多年平均相对湿度 80%，多年平均日照时数 1486 小时，多年平均地温为 16.9℃，多年平均降水量为 788mm，多年平均水面蒸发量为 1043.5mm（80cm 蒸发皿） ；平均风速为 1.3m/s，最大风速为 14.3m/s，同时风向 NNE湑水河径流由降水补给由于受东亚大陆季风气候影响，具有夏季降水量大而集中，冬季降水量小的特点，7~9 月份降水量占全年降水量 52.2%，12 月～次年 8 月份降水量仅占全年降水量的2.1%。
降水量年际变化大，升仙村站年最大降水量 1072.6mm（1961年） ，年最小降水量 387.0mm（1941 年） ，最大为最小 2.77 倍坝址下游约 7km 处设有升仙村水文站，控制断面以上流域面积2143 km2 ，坝址至水文站区间有板凳河（流域面积 120 km2）支流加入，根据升仙村水文站观测资料统计流域多年平均年径流 10.83亿 m3 ，多年平均年径流量 34.3m3/s,年径流年际变化大，年内分配严重不均，7～9 月径流量占全年径流的 55.6%，12～3 月径流仅占全年 7.6%最大年径流为 24.06 亿 m3（1981 年） ，最小年径流为3.28 亿 m3（1997 年） ，最大为最小 7.33 倍三） 、径流与年设计径流计算根据升仙村水文站 1950~1998 年 49 年实测径流系列进行频率分析，统计参数选用矩法计算，其均值为 10.83 亿 m3，Cv=0.44 ，再用适线法调整确定，线型采用皮 III 型曲线经分析计算，均值为10.83 亿 m3，Cv=0.48，Cs=2.5Cv，成果如下表 3：表 3 升仙村站年径流量频率计算成果表 单位：亿 m3统 计 参 数 频 率 （%）均值 Cv Cv/Cs 5 10 20 50 80 95 9710.83 0.48 2.5 20.8 17.8 14.6 9.81 6.5 4.38 3.27按调整后坝址流域面积与升仙村站流域面积比推算坝址设计值如下表 4：表 4 坝址年径流量频率计算成果表 单位; 亿 m3统 计 参 数 频 率 （%）均值 Cv Cv/Cs 5 10 20 50 80 95 9710.21 0.48 2.5 19.6 16.8 13.8 9.25 6.13 4.13 3.08（四） 、代表年分析代表年选择通过对升仙村站自 1950~1998 年，共 49 年径流系列，在中、小流域属实测资料较长的流域，但对总体而言，均为容量有限的样本，因此，需对系列代表性进行分析。
作年径流量 W 与历时 T 关系图，在 49 年径流系列中，特丰年有 1981 年，年径流量为 24.06 亿 m3，为多年平均径流量 2.22 倍；特枯年有 1997 年、1995 年，年径流量分别为 3.28 亿 m3 和 3.58 亿m3，约为多年平均径流量 0.3 倍和 0.33 倍；平水年有 1982 年、1962年，年径流量分别为 10.84 亿 m3 和 11.08 亿 m3，接近多年平均径流量丰水年组有 1981~1984 年，5 年平均径流量为 16.65 亿 m3，均约多年平均径流量 1.54 倍，1961～1964 年，4 年平均径流量为16.59 亿 m3，约为多年平均径流量 1.53 倍；枯水年组有 1969～1974年，6 年平均径流量为 7.83 亿 m3，约为多年平均径流量的 0.72 倍，1991～1997 年，7 年平均径流量为 6.02 亿 m3，约为多年平均径流量0.56 倍采用差积曲线法分析，升仙村站差积曲线为双峰型，随着历时变化有两个丰、枯变化周期，1950～1979 年为第一周期，30 年平均径流量为 10.92 亿 m3，Cv=0.41；1980~1998 年为第二周期，18 年平均径流量为 10.62 亿 m3，Cv=0.53。
五） 、设计洪水采用升仙村水文站实测流量系列加入历史洪水，按不连续系列计算经验频率，升仙村水文站设计洪水成果如下表 5：表 5 升仙村水文站设计洪水成果表 单位：m 3/s统计参数 频 率（%）项目均值 Cv Cs/Cv 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 3Qm 1280 0.80 3 9770 8700 7860 7040 5980 5200 4370 3340按面积比的 2/3 次方推求坝址设计洪水成果如下表 6：表 6 坝址设计洪水成果表 单位：m 3/s频 率（%）项目0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 3Qm 9210 8200 7410 6640 5640 4900 4120 3150（六） 、泥沙升仙水文站自 1957～1998 年共 40 年实测泥沙资料，求得多年平均输沙量为 37.5 万 t,本次坝址泥沙成果直接移用升仙村水文站泥沙成果湑水河泥沙主要集中在汛期，7—9 月输沙量占全年输沙量的 91%，而 11—3 月输沙量接近于零，年内分配如表 7.表 7 升仙村水文站悬移质泥沙年内分配表月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年输沙量万 t 0 0 0.01 0.35 1.05 1.58 15.63 15.0 3.5 0.33 0.3 0 37.5% 0 0 0 1 3 4 41.7 40 9.3 1 0 0 100根据推移质输沙量（ ）与悬移质输沙量（ ）之间有一定bWsW的比例关系，并且在一定的水文自然地理条件下相当稳定。
可用下式由 推求 ，即sWbs式中：β— 推移质输沙量与悬移质输沙量的比值，山区河流 β取 0.15～0.30参照秦岭北麓灞河马渡王站实测资料分析，推悬比约为17.3%，本次采用 20%故推移质为 7.5 万 t七） 、水能计算1、基本资料(1)、径流采用升仙村水文站径流资料推求坝址处的径流系列2)、水库特性曲线根据 84 年版 1/50000 航测图，圈得水位～面积曲线，再求得水位～库容曲线3)、水库蒸发、渗漏损失及电站水头损失根据库区地质条件以及当地蒸发资料，此两项损失均较小，对水能计算结果影响较小，可不扣除电站水头损失按照 3m 扣除2、设计代表年的选择(1)、水利年度的划分采用当年 6 月至次年 5 月水利年2)、设计代表的选择选取 1968 年为丰水年（P=20%） ；选取 1974 年为平水年（P=50%） ；选取 1972 年为枯水年（P=80%） 3、径流调节计算电站按年调节电站进行水利动能计算，电站调节库容为 9800万 m3，库容系数 β=0.096，满足年调节要求4、动能计算(1)、本电站为年调节电站，为提高计算精度故采用设计代表年日平均流量进行逐年计算2)、电站最大水头 84m，最小水头 60m。
(3)、电量计算对三个典型年进行出力、电量计算于下表 8：表 8 各正常蓄水位动能经济指标项目名称 单位 成果比较坝址控制流域面积 Km2 2020多。